王海文,怀永建,潘文成,杨晓伟

[中航锂电(洛阳)有限公司,河南 洛阳 471009]

不同工艺制备的锂离子电池用隔膜的热性能

王海文,怀永建,潘文成,杨晓伟

[中航锂电(洛阳)有限公司,河南 洛阳 471009]

分析了静电纺丝、单向拉伸和双向拉伸等工艺制备的4种锂离子电池隔膜的热收缩、孔隙率和透气性等随着热处理温度和时间的变化。随着温度的升高,单向拉伸与双向拉伸隔膜在机械方向的热收缩率增大,静电纺丝隔膜减小;孔隙率均有降低的趋势;透气性在测试温度范围内(80～95℃)先升高,后降低。静电纺丝和双向拉伸隔膜在热处理4 h后达到收缩平衡,孔隙率、透气性变化不再明显。

隔膜; 静电纺丝; 拉伸; 热收缩; 孔隙率; 透气性

锂离子电池用隔膜为多孔薄膜材料,作用是隔离正、负极,防止内部短路,并摄取电解液、允许 Li+自由通过[1-2]。隔膜的热收缩、孔隙率和气体渗透性等参数直接影响电池的性能,与隔膜的受热密切相关[2-3]。电池在制作过程中要经过烘烤除水工艺,因此有必要研究隔膜的热性能。

目前,市场上隔膜的种类繁多,根据制备工艺,可分为干法单向拉伸[2]、干法双向拉伸[4]、湿法(热致相分离)[2]和静电纺丝(电纺)等隔膜[5-6]。干法工艺是将聚丙烯树脂熔融、挤出、拉制成结晶性高分子薄膜,经结晶化热处理、退火,得到高度取向的多层结构,在高温下进一步拉伸,将结晶面进行剥离,形成多孔结构薄膜。单向拉伸是在薄膜挤出方向(机械方向)拉伸,为了得到足够高的孔隙率(≥40%),在此方向的拉伸较大,因此在机械方向上有较大的机械应力;双向拉伸是在机械方向和横向都进行拉伸,机械方向的拉伸比相对较低。……